Java的浅拷贝和深拷贝

浅拷贝：

假如说你想复制一个简单变量。很简单：

int apples = 5;
int pears = apples;

不仅仅是int类型，其它七种原始数据类型(boolean,char,byte,short,float,double.long)同样适用于该类情况。

但是如果你复制的是一个对象，情况就有些复杂了。

假设说我是一个初学者，我会这样写：

class Student {
private int number;

public int getNumber() {
return number;
}

public void setNumber(int number) {
this.number = number;
}

}
public class Test {

public static void main(String args[]) {

Student stu1 = new Student();
stu1.setNumber(12345);
Student stu2 = stu1;

System.out.println("学生1:" + stu1.getNumber());
System.out.println("学生2:" + stu2.getNumber());
}
}

打印结果：

学生1:12345
学生2:12345

这里我们自定义了一个学生类，该类只有一个number字段。

我们新建了一个学生实例，然后将该值赋值给stu2实例。(Student stu2 = stu1;)

再看看打印结果，作为一个新手，拍了拍胸腹，对象复制不过如此，

难道真的是这样吗？

我们试着改变stu2实例的number字段，再打印结果看看：

stu2.setNumber(54321);

System.out.println("学生1:" + stu1.getNumber());
System.out.println("学生2:" + stu2.getNumber());

打印结果：

学生1:54321
学生2:54321

这就怪了，为什么改变学生2的学号，学生1的学号也发生了变化呢？

原因出在(stu2 = stu1) 这一句。该语句的作用是将stu1的引用赋值给stu2，

这样，stu1和stu2指向内存堆中同一个对象。如图：



那么，怎样才能达到复制一个对象呢？

是否记得万类之王Object。它有11个方法，有两个protected的方法，其中一个为clone方法。

该方法的签名是：

protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException;

因为每个类直接或间接的父类都是Object，因此它们都含有clone()方法，但是因为该方法是protected，所以都不能在类外进行访问。

要想对一个对象进行复制，就需要对clone方法覆盖。

一般步骤是（浅复制）：

1. 被复制的类需要实现Clonenable接口（不实现的话在调用clone方法会抛出CloneNotSupportedException异常) 该接口为标记接口(不含任何方法)

2. 覆盖clone()方法，访问修饰符设为public。方法中调用super.clone()方法得到需要的复制对象，（native为本地方法)

下面对上面那个方法进行改造：

class Student implements Cloneable{
private int number;

public int getNumber() {
return number;
}

public void setNumber(int number) {
this.number = number;
}

@Override
public Object clone() {
Student stu = null;
try{
stu = (Student)super.clone();
}catch(CloneNotSupportedException e) {
e.printStackTrace();
}
return stu;
}
}
public class Test {

public static void main(String args[]) {

Student stu1 = new Student();
stu1.setNumber(12345);
Student stu2 = (Student)stu1.clone();

System.out.println("学生1:" + stu1.getNumber());
System.out.println("学生2:" + stu2.getNumber());

stu2.setNumber(54321);

System.out.println("学生1:" + stu1.getNumber());
System.out.println("学生2:" + stu2.getNumber());
}
}

打印结果：

学生1:12345
学生2:12345学生1:12345
学生2:54321

深拷贝：

上面的复制被称为浅复制(Shallow Copy)，还有一种稍微复杂的深度复制(deep copy)：

我们在学生类里再加一个Address类。

class Address  {
private String add;

public String getAdd() {
return add;
}

public void setAdd(String add) {
this.add = add;
}

}

class Student implements Cloneable{
private int number;

private Address addr;

public Address getAddr() {
return addr;
}

public void setAddr(Address addr) {
this.addr = addr;
}

public int getNumber() {
return number;
}

public void setNumber(int number) {
this.number = number;
}

@Override
public Object clone() {
Student stu = null;
try{
stu = (Student)super.clone();
}catch(CloneNotSupportedException e) {
e.printStackTrace();
}
return stu;
}
}
public class Test {

public static void main(String args[]) {

Address addr = new Address();
addr.setAdd("杭州市");
Student stu1 = new Student();
stu1.setNumber(123);
stu1.setAddr(addr);

Student stu2 = (Student)stu1.clone();

System.out.println("学生1:" + stu1.getNumber() + ",地址:" + stu1.getAddr().getAdd());
System.out.println("学生2:" + stu2.getNumber() + ",地址:" + stu2.getAddr().getAdd());
}
}

打印结果：

学生1:123,地址:杭州市
学生2:123,地址:杭州市

乍一看没什么问题，真的是这样吗？

我们在main方法中试着改变addr实例的地址。

addr.setAdd("西湖区");

System.out.println("学生1:" + stu1.getNumber() + ",地址:" + stu1.getAddr().getAdd());
System.out.println("学生2:" + stu2.getNumber() + ",地址:" + stu2.getAddr().getAdd());

打印结果：

学生1:123,地址:杭州市
学生2:123,地址:杭州市学生1:123,地址:西湖区
学生2:123,地址:西湖区

这就奇怪了，怎么两个学生的地址都改变了？

原因是浅复制只是复制了addr变量的引用，并没有真正的开辟另一块空间，将值复制后再将引用返回给新对象。

所以，为了达到真正的复制对象，而不是纯粹引用复制。我们需要将Address类可复制化，并且修改clone方法，完整代码如下：

package abc;

class Address implements Cloneable {
private String add;

public String getAdd() {
return add;
}

public void setAdd(String add) {
this.add = add;
}

@Override
public Object clone() {
Address addr = null;
try{
addr = (Address)super.clone();
}catch(CloneNotSupportedException e) {
e.printStackTrace();
}
return addr;
}
}

class Student implements Cloneable{
private int number;

private Address addr;

public Address getAddr() {
return addr;
}

public void setAddr(Address addr) {
this.addr = addr;
}

public int getNumber() {
return number;
}

public void setNumber(int number) {
this.number = number;
}

@Override
public Object clone() {
Student stu = null;
try{
stu = (Student)super.clone();	//浅复制
}catch(CloneNotSupportedException e) {
e.printStackTrace();
}
stu.addr = (Address)addr.clone();	//深度复制
return stu;
}
}
public class Test {

public static void main(String args[]) {

Address addr = new Address();
addr.setAdd("杭州市");
Student stu1 = new Student();
stu1.setNumber(123);
stu1.setAddr(addr);

Student stu2 = (Student)stu1.clone();

System.out.println("学生1:" + stu1.getNumber() + ",地址:" + stu1.getAddr().getAdd());
System.out.println("学生2:" + stu2.getNumber() + ",地址:" + stu2.getAddr().getAdd());

addr.setAdd("西湖区");

System.out.println("学生1:" + stu1.getNumber() + ",地址:" + stu1.getAddr().getAdd());
System.out.println("学生2:" + stu2.getNumber() + ",地址:" + stu2.getAddr().getAdd());
}
}

打印结果：

学生1:123,地址:杭州市
学生2:123,地址:杭州市学生1:123,地址:西湖区
学生2:123,地址:杭州市

还有如果要复制的一个类中有很多个其他的对象属性，则可以用序列化和反序列化来进行深拷贝：

利用序列化实现对象的拷贝

如何利用序列化来完成对象的拷贝呢？在内存中通过字节流的拷贝是比较容易实现的。把母对象写入到一个字节流中，再从字节流中将其读出来，这样就可以创建一个新的对象了，并且该新对象与母对象之间并不存在引用共享的问题，真正实现对象的深拷贝。

public class CloneUtils {
@SuppressWarnings("unchecked")
public static <T extends Serializable> T clone(T obj){
T cloneObj = null;
try {
//写入字节流
ByteArrayOutputStream out = new ByteArrayOutputStream();
ObjectOutputStream obs = new ObjectOutputStream(out);
obs.writeObject(obj);
obs.close();

//分配内存，写入原始对象，生成新对象
ByteArrayInputStream ios = new ByteArrayInputStream(out.toByteArray());
ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(ios);
//返回生成的新对象
cloneObj = (T) ois.readObject();
ois.close();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
return cloneObj;
}
}

使用该工具类的对象必须要实现Serializable接口，否则是没有办法实现克隆的。

public class Person implements Serializable{
private static final long serialVersionUID = 2631590509760908280L;

..................
//去除clone()方法

}

public class Email implements Serializable{
private static final long serialVersionUID = 1267293988171991494L;

....................
}

所以使用该工具类的对象只要实现Serializable接口就可实现对象的克隆，无须继承Cloneable接口实现clone()方法。

public class Client {
public static void main(String[] args) {
//写封邮件
Email email = new Email("请参加会议","请与今天12:30到二会议室参加会议...");

Person person1 =  new Person("张三",email);

Person person2 =  CloneUtils.clone(person1);
person2.setName("李四");
Person person3 =  CloneUtils.clone(person1);
person3.setName("王五");
person1.getEmail().setContent("请与今天12:00到二会议室参加会议...");

System.out.println(person1.getName() + "的邮件内容是：" + person1.getEmail().getContent());
System.out.println(person2.getName() + "的邮件内容是：" + person2.getEmail().getContent());
System.out.println(person3.getName() + "的邮件内容是：" + person3.getEmail().getContent());
}
}
-------------------
Output:
张三的邮件内容是：请与今天12:00到二会议室参加会议...
李四的邮件内容是：请与今天12:30到二会议室参加会议...
王五的邮件内容是：请与今天12:30到二会议室参加会议...

参考博客：

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